相機技術

高感光度影像處理相機

高感光度影像處理相機,即使在不良照明條件下,也能擷取低影像雜訊的影片影像。高感光度機器視覺相機可運用於多種不同領域,包括高速應用與照明不良的夜間安全監控工作。這類相機可配備 CCD 或 CMOS 感光元件。

適用於低光條件的高感光度工業相機

到底什麼是高感光度相機?

‍果嶺的草較短,因此打到果嶺上的高爾夫球很容易看到。如果球落到球道上,球道的草長得較高,因此比較不容易看到球。不過如果球落到深草區,那就很難看到或找到球了。

到底什麼是高感光度相機?
把這個比喻用到影像處理相機和影像資料的世界,草的長度就像是在光線擷取成像是的「雜訊」。

草愈高,愈難看到球;雜訊愈強,愈難解譯真實訊號。在幾乎沒有雜訊的情況下(用我們的比喻來說:已經割過草),那麼就很容易發現物體(球)。如果相機提供的影像「雜訊較多」,則物體基本上會消失不見。背景訊號愈弱,要找到球就愈簡單。

「檢測閾值」是指草叢中無法再檢測到球的點,根據定義,當草長到跟球一樣高的時候,即為達到檢測閥值。同樣地,如果雜訊跟訊號一樣強,影像資料中的物體仍能(勉強)與雜訊有所區分。訊號對雜訊的比率稱為訊噪比,在上述的檢測閾值下,其總值為 1。訊噪比愈高,愈能偵測到物體。

高感光度影像處理相機:蜂鳥與花朵

物體在相機感光元件上產生的每個訊號,都是有多少光線照射在相機畫素上的結果。在低光照下,訊號會很微弱。相機內部的電子設計可以放大非常微弱的訊號,使其能有效數位化並進行傳輸。這當中只有一點美中不足:過程中除了所需的訊號,任何來自相機的干擾雜訊也會放大。在放大過程中,訊噪比 (SNR) 不變。

對高感光度機器視覺相機來說,由於運作時需要強力放大訊號,問題特別嚴重。為了在影像經過強大放大時也能達到良好解析度,這類相機在設計時需盡可能提高 SNR。為此,優秀的相機設計,必須力求壓低雜訊。具有良好訊號表現基礎的相機,能帶來優秀的訊噪比,讓物體更容易辨識。

要達到高訊噪比的一個重要因素,是感光元件能否更有效率地轉換電子訊號。光電效率 (QE) 的定義為由多少光子產生多少電子。舉例來說,當代感光元件可用 100 個光子產生 60 個電子。其對應的 QE 值為 60%。由於感光元件技術持續進度,更高的 70% QE 值將可達成。

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